淺論強(qiáng)夯法處理軟土地基

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1、淺論強(qiáng)夯法處理軟土地基強(qiáng)夯法即強(qiáng)力夯實法，是20世紀(jì)60年代未、70年代初首先在法國發(fā)展起來的，國外定名為動力固結(jié)法，以別于靜載壓實的靜力固結(jié)法。它是用重量80?400kN的重錘，落距6?40m沖擊地基，使地基土壓密和振密，以加固地基土，從而達(dá)到提高強(qiáng)度、降低壓縮性的目的。強(qiáng)夯法加固地基，以其適應(yīng)土質(zhì)廣、效果好、不耗貴重材料甚至不耗材料、造價低及工期短的特點，成為我國地基處理的一項重要技術(shù)。1強(qiáng)夯法加固地基原理1.1強(qiáng)夯法加固地基的機(jī)理1.1.1宏觀機(jī)理（1）非飽和土的加固機(jī)理：由于巨大的沖擊力遠(yuǎn)超過土的強(qiáng)度，使土體產(chǎn)生沖擊破壞，土體產(chǎn)生較大的瞬時沉降，錘底土形成土塞向下運動,因錘

2、底下的土中壓力超過土的強(qiáng)度，土結(jié)構(gòu)破壞。由于土結(jié)構(gòu)破壞，使土軟化，側(cè)壓力系數(shù)增大，土不僅被豎向壓密，而且被側(cè)向擠密，這一主壓實區(qū)就是土的破壞壓實區(qū)。這一區(qū)的土應(yīng)力超過土的極限強(qiáng)度，土被破壞后壓實。由于土被破壞，側(cè)擠作用加大，因此水平方向加固區(qū)寬度也在加大，故而加固區(qū)不同于靜載土中應(yīng)力橢圓形分布而變?yōu)樗綄挾却蟮奶O果形。區(qū)外為次壓實區(qū)，土應(yīng)力小于土的極限強(qiáng)度而在于土的彈性極限，土可能被破壞。但未被充分壓實，或被破壞而未壓實，此區(qū)也可稱為破壞削弱區(qū)。由于動應(yīng)力遠(yuǎn)大于原來土的自重應(yīng)力，坑底土在向側(cè)向擠出時，坑側(cè)土在側(cè)向分力作用下將隆起，形成被動破壞區(qū)。夯坑越深，土固化內(nèi)聚力越大，則被動土

3、壓力越大，土不易破壞隆起，反之就易隆起（見圖1示）。（2）飽和土加固機(jī)理：飽和二相土（土由固體顆粒及液體組成）實際并非是二相土，二相土的液體中存在一些封閉氣泡，約占土體總體積的1%?3%,在夯擊時，這部分氣體可壓縮，因而土體積也可壓縮。氣休休積縮小的壓力應(yīng)符含波義爾?馬略特定律，這一壓力增量與孔隙水壓力增量一致，因此沖擊使土體結(jié)構(gòu)發(fā)牛破壞，土體積縮小，液體中氣泡被壓縮，孔隙水壓力增加?？紫端疂B流排出，水壓減少，氣泡膨脹，土體乂可以二次夯擊壓縮。夯擊使土結(jié)構(gòu)破壞，孔壓增加，這時土產(chǎn)生液化及觸變，孔壓消散，土觸變恢復(fù)，強(qiáng)度增長。如果一遍壓實過小，則土結(jié)構(gòu)破壞喪失的強(qiáng)度大，觸變恢復(fù)增加的

4、強(qiáng)度小，則夯后的承載力反而減少。如果進(jìn)行二遍夯擊，土進(jìn)一步壓實，則觸變恢復(fù)增長的強(qiáng)度大，依次增加遍數(shù)可獲得預(yù)想的加固效果。（3）對于粘性土，由于粘性土的特征是顆粒細(xì)，滲透系數(shù)小，并且冇內(nèi)聚力，特別是濕陷性黃土，它在天然含水量吋具冇很高的內(nèi)聚力，因此強(qiáng)度很高。非飽和粘性上加固時，由于其內(nèi)聚力高，側(cè)向地面不易隆起，夯坑較深。其加固范圍僅限于圖1中的A區(qū)和B區(qū)，D區(qū)常無影響。其A區(qū)的加固深度較小，這是由于動應(yīng)力難以破壞強(qiáng)度高的結(jié)構(gòu)。對于填土來說，由于其固化內(nèi)聚力很小，A區(qū)加固深度常較大。當(dāng)土的含水量增高時，特別是飽和的粉土，土的固化內(nèi)聚力變小，A區(qū)加固深度增大。但此時應(yīng)注意分遍夯，每遍所

5、用單位面積夯擊能不能過大，限于加固區(qū)水中氣泡被全部壓縮，每遍過大的夯擊能只能使側(cè)面上隆起。對飽和度大的非飽和土，應(yīng)注意加固后會轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡屯粒缧枥^續(xù)加固，也必須分遍夯。(4)對于砂性土，這種土由于沒有固化內(nèi)聚力，圖1屮的A、B區(qū)通常較大，B區(qū)顯示出壓密作用急速減少，夯擊時，夯坑易塌陷，提錘不會握裹，夯坑深度可較大，故總加固深度較大。同時，振動作用可使D區(qū)土振密或松動，可加大加固深度并可能引起周圍土的振陷，場地發(fā)生環(huán)裂,引起鄰近建筑物下沉。密砂在覆蓋力小時則可能變松，松砂則變密。1.1.2微觀機(jī)理強(qiáng)夯所產(chǎn)生的沖擊能打破了土顆粒間的連接，因而也就破壞了原來的土體結(jié)構(gòu)，改變了土體中各類孔

6、隙的分布狀態(tài)以及它們之間的相對含量,使土顆粒重新排列成更密實的漩渦狀結(jié)構(gòu)。隨肴上的觸變性能的恢復(fù)，處于更密實狀態(tài)中的粘膠顆粒和結(jié)品鹽等膠體結(jié)構(gòu)，由于粒間距離的縮小,更好地發(fā)揮了它們的膠結(jié)作用，提高了土體的抗變形能力和剪切強(qiáng)度。2強(qiáng)夯法主要的設(shè)計參數(shù)2.1加固深度加固深度又稱為有效加固深度，在該范I韋I內(nèi)承載力應(yīng)達(dá)到150kPa以上，濕陷性黃土干3密度應(yīng)達(dá)到1.5g/cm以上或消除濕陷。2.2單位血積夯擊能單位面積夯擊能指提高加深層時，單位加固面積所用的夯擊能。對飽和土需耍分遍夯擊，這是因為每一遍夯擊也存在一極限夯擊能，該能為地基中孔隙水壓力達(dá)到土的自重應(yīng)力時的夯擊能，此時土已液化，

7、稱之為每遍最佳夯擊能或飽和夯擊能。2.3分遍與夯點間距夯點需有一定間距，使沖擊時夯坑產(chǎn)生沖剪，在夯坑底形成一擠壓加固區(qū)，為使所產(chǎn)生的擠壓力受周圍土約朿，側(cè)面應(yīng)不隆起，因此側(cè)曲應(yīng)有一定間距的不擾動土，不能一夯挨一夯。由于夯點間距大，夯點間需增設(shè)夯點以加固未擠密土，故需增加遍數(shù)，這種分遍實際上是夯點分批夯擊。夯點間距一般IR1.7~2.5D,D為錘底直徑，密實度要求高時取小值，反之取大值。2.4夯錘夯錘可用碗及鑄鋼（鐵）制作，夯錘形狀可為圓形、方形、現(xiàn)多用圓錘。錘底面積一